電機関連の会社に入社して一番困るのがそう、知識ですよね。電機とはまったく関係のない会社から転職したり、新卒でも勉強してこなかったことばかりですごくやっていけるか不安になります。
知識がなければ問い合わせにも困りますし、配線をするにしても何となく言われたとおりに配線するしかありません。
しかし、取扱説明書を見ても専門用語ばかりでよくわからないということは多いのではないでしょうか？
ですので、そもそもどう使うかすらわからない！そんな人のとっかかりとなる初心者用知識をお伝えしたいと思います。
今回は無接点リレー（SSR）の基本的使い方をご説明していきます。
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無接点リレー（SSR)とは？
さて、スマホゲームなどをやっている人はSSRと聞くとレアカードのように聞こえるかもしれませんが、残念ながら違います。
ソリッド・ステート・リレーの頭文字を取ったのがSSRと呼ばれ、無接点リレーと呼ばれるものなんです。
※以下基本的に呼称を単純にSSRにて統一します。
おそらく、リレーを知っている人にはさらにもう一段高い知識を要求されると警戒している人もいるかと思いますが、実はこのSSRはほとんどリレーと変わらないのです。
電機の業界ではリレーは最初の基礎知識となります。リレーから進化したのがSSRですので、ご存じなければ下記記事をご覧ください。
転職して電機を扱う会社に入った。何とか入れたのが電機関連の会社だった。でも電機知識がないのにどうすればいいの？説明をされても、その説明に説明が必要という社会人あるあるです。特に電機知識っていままで興味なかった人や畑違いの会社からやっ[…]
要するにリレーというのは、電源が入ってくると接点が入り、電源を通すことで対象を動作させるスイッチ部品となる部分です。
リレーの記事の時に使った図を使って表すとこんな感じですね。リレーのスイッチが入れば扇風機が動きます。
実は、SSRもこの図とつなぎ方はまったく変わりません。違いがあるとすれば接点となる棒があるかないかの違いくらいです。
「えっ、じゃあ何でつなげるの？」
となりますよね。いくら電源でもそれを通すものがなければ供給されずに対象を動かすことはできません。
しかし、これは無接点リレーであり、そもそも名称からして接点がないリレーです。
つまり、内部で電気的に入ってきた電源を通す仕組みになっているものなのです。
ザックリとイメージ図にするとこんな感じでしょうか？駆動用電源が入ると接点の代わりに内部で接点がなくても電気を通す仕組みになっているのがこのSSRなんです。
さて、この接点のないSSRですがリレーに比べてメリットが高い為、SSRに変える動きをしている装置のメーカーも増えています。
その最大のメリットとしては接点寿命がないことです。
リレーは約10万回程度接点が入ると劣化して使えなくなることから寿命となります。
しかし、SSRはそもそもその接点がない為に寿命がなく理論上いつまでも使用することができます。
なのでカチカチ激しく入切がある装置については、劣化も早く場合によっては一年程度で交換する必要が出てしまいます。
これ、一年程度で使えなくなったら通常はクレーム扱いになりますし交換作業ってとても手間で面倒です。なので、そういうことのないSSRを使い、寿命というリスクを下げているのです。
と寿命がないといっても、あくまで接点寿命がないだけでSSRの機械部品としての寿命は存在します。使用していれば、何事も永久というものはありません。
メーカーによって違いますが、およそ7～10年といったところが部品としての寿命といっていいでしょう。
勿論、10年以上もつこともありますが、それくらい経てば交換した方が無難です。
他のメリットとしては接点が入る時の音がないなどもあります。大容量のものであれば、ガチョンガチョンリレーの入る音がうるさいのですが、SSRにはそもそも入る接点がないのでそれがありません。
細かくあげるとこのようなものがいくつかありますが、初心者は接点寿命がないということを覚えておけば十分かと思います。
SSR使用時の注意点 基本
さて、それではSSRを実際に使う前の注意点となります。
通常このSSRを使用するときは、温度調節計やPLCなど『SSR出力（メーカーによって呼び方は変わります）』のものと合わせて使うことが一般的です。
温度や圧力などといったものを自動調整する装置の一部品として使われることがほとんどといっていいでしょう。
ですので、制御機器から発されるSSRの出力を受けて組んでいくのですが、いくつか選定上で基本的な注意点があります。
【SSRを駆動させる入力電源を確認する】
SSRといっても種類があり、AC電源やDC電源を受けることで動作するようになるかと思います。
その駆動用の電源が下記の製品のように『5-24V DC』だったり、『200-240V AC』だったりと種類によって様々です。
ですので、制御機器側の出力と合わせるか、制御機器側を合わせた物を買わないと動作しません。
一般的には『12V DC』等のDC電源が制御機器から出力される機器が多いですが、ちゃんと確認しておかないと動かなくなってしまいます。
こんな状態ですね。間違えた物を購入してしまわないようにしましょう。
【負荷側のアンペア（Ａ）数を確認する】
負荷というのは、冷房だったり暖房だったり、扇風機だったり電源を入れて動かす対象のことです。
アンペアとは、電流の流れる量を意味します。
さて、出力側ともいわれますがこれに関しては動かす対象によっても変わってきます。工場を冷やしたり暖かくしたりするにはそれなりに大きな空調設備が必要でしょう。当然、電力量は大きいものが必要になります。
しかし、扇風機一個動かすのでしたらあまり電力を使いませんよね。
SSRを通してその電気の流れを入切するわけですから、当然SSRにも耐えられる量としてその電流に合わせなければいけません。
なので、出力側として通常は動作をさせる装置に供給されるアンペア数より多いものを選ばないと壊れてしまう可能性があるんです。
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【放熱器をできるだけつけよう】
上記のように入力側も出力側も電源が入ります。
ということは、物凄いSSRって熱を発するんです。
熱があるということは、SSR自身も壊しますのでちゃんと熱を逃がす為の放熱器が必要になってきます。
大した物を動かさなかったり、別で放熱システムがあるのであれば問題ありませんが、負荷の大きいものや熱がこもるとまずいものなど状況によって発熱をどうにかするのが必須になることもあるでしょう。
ですので、安全の為に放熱器はつけておいた方が無難かと思います。少なくても、そういうものがあるという存在くらいは把握しておいた方がいいでしょう。
無接点電圧出力と無接点リレー出力の違い
ではいよいよ、実際に回路的な接続の仕方についてご説明をしていきましょう。
……と、その前にまたちょっとした予備知識が必要になってきます。今回は制御機器側の話になります。
先にお伝えしたように温度調節計やPLCといった制御機器からの出力でSSRは動くのですが、その出力が実は2種類あるんです。
それが、
- 無接点電圧出力
- 無接点リレー出力
の二つとなります。この二つ、名前は似ていますがちょっと違うものですので注意はしておいた方がいいでしょう。
【無接点電圧出力の場合】
制御機器の場合、こちらの方が多いかと思います。一般的なSSRの使い方です。
便宜的に業務用の冷凍庫を動かす負荷対象とした図です。制御機器から出力されるのはSSR駆動用の電圧です。
基本的にはリレーと同じ動きになります。リレーと違うのは、制御機器がSSR用の電源を出力するので別途電源を用意する必要がないことくらいでしょうか？
制御機器から12V DCの出力が出ればこのように矢印のように電源が通るようになり、出力が切れればこの矢印の電源の流れは消えます。
使用する知識としてはリレーより多いですが、接点の音もなく接点寿命もないので覚えてしまえばリレーより簡単かもしれませんね。
【無接点リレー出力】
ちょっと紛らわしいですが、外部にSSRをつけるのではなく、制御機器出力部に小型のSSRを内蔵したものです。
図にするとこんな結線図でしょうか。
上のSSRまでが制御機器内部に入ってしまっているので、実質リレー出力のものです。しかし、許容できる容量が小さい為に外部リレーがないと動かせない為、装置としてあまりSSRの寿命という恩恵を得られません。
制御機器側の出力寿命を延ばす為のものではないかと思われます。
どちらにするかはユーザー次第ということですね。知らずうっかり逆を買ってしまわないように注意する必要はあるかと思います。
まとめ
まとめということで、無接点リレーであるSSRについてまとめてみました。
ただのリレーに比べたら回路の組み方は簡単でもちょっと説明書を読むと難しいところが多々あるかと思います。
なので、ここではわけがわからない、という方用にあくまで基本的な使い方についてまとめました。
応用や知識については後々でついてくるので、まずはどういう使い方をするのか覚えた方がいいかと思います。
